第六章半导体元件的识别与代换14页精选文档.docx |
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第六章半导体元件的识别与代换14页精选文档 第六章半导体元件的识别与代换 课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也很难做到恰如其分。 为什么? 还是没有彻底“记死”的缘故。 要解决这个问题,方法很简单,每天花3-5分钟左右的时间记一条成语、一则名言警句即可。 可以写在后黑板的“积累专栏”上每日一换,可以在每天课前的3分钟让学生轮流讲解,也可让学生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。 这样,一年就可记300多条成语、300多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财富。 这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会随心所欲地“提取”出来,使文章增色添辉。 汽车电子控制单元中应用了大量电子元器件，对损坏的元件进行识别与代换是维修工作的一个重点，发现问题是前提，解决问题才是根本。 本章将对维修中经常遇到的一些半导体元件进行介绍，包括功率三极管、功率元件排、贴片三极管的识别与代换方法，供广大读者朋友参考。 宋以后，京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。 至元明清之县学一律循之不变。 明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。 到清末，学堂兴起，各科教师仍沿用“教习”一称。 其实“教谕”在明清时还有学官一意，即主管县一级的教育生员。 而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。 “教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。 于民间，特别是汉代以后，对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。 在一些特定的讲学场合，比如书院、皇室，也称教师为“院长、西席、讲席”等。 第一节功率三极管 要练说，得练看。 看与说是统一的，看不准就难以说得好。 练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。 在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。 一、功率三极管的常见封装形式 三极管可谓品种繁多，功能各异，在前面的章节中我们对三极管的结构原理及命名规则、基本检测方法进行了介绍，在此我们将对汽车控制单元中应用较多的功率三极管进行更进一步的讲解。 功率三极管的特点是工作电流大、工作温度高，工作于开关状态下的要承受反复的电流冲击，驱动感性负载的还要承受几倍于工作电压的反向电压，这些因素决定了功率三极管出现故障的几率要远高于工作在低电压、小电流环境下的IC。 因此熟悉功率三极管，掌握功率三极管的代换方法对于解决一些常见故障是很有用处的。 功率三极管分为金属壳封装和塑料封装两种。 在汽车电子控制单元中应用较多的是塑料封装的产品，因用途及要求不同而具有多种封装形式，见表6－1所示。 表6-2为日本Sanken公司部分功率三极管分类汇总表，这个表主要从VCEO和IC两个方面对三极管进行了分类，从表中可以直观的了解到这两个反映晶体管性能的主要参数，更详细的参数请参阅相关元件技术文档。 日本三肯公司功率晶体三极管分类汇总表表6-2 VCEC （V） 集电极电流IC（A） 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 15 16 17 18 25 C3678 C4020 C4299 C4304 C4445 C4908 C3679 C4300 C3680 C4301 CC5002 C5003 C5124 600 C5249 C4706 550 C4517 C4517A C5239 C4518 C4518A C5287 C3927 C4557 500 C3830 C4907 C3831 400 C4073 C4418 C4662 C5130 C3832 C3890 C4130 C4546 C4138 C4296 C3833 C4297 C5071 C4139 C4298 C4434 C4140 380 D2141 300 C2023 C5333 250 D2019 230 A1294 C3263 A1259 C3264 200 A1668 C4382 D2019 C5271 D2557 D2558 A1386A A1492 A1673 C3519A C3856 C4388 A1216 C2922 180 A1859A C4883A A1386A A1492 A1673 C3519A C3856 C4388 A1216 C2922 160 A1215 A1386 C2921 C3519 150 A1667 A1859 C4381 C4883 B1559 B1587 D2389 D2438 A1186 B1560 B1588 C2837 D2390 D2439 B1570 D2401 A1303 A1860 C3284 C4886 B1647 B1649 D2560 D2562 B1648 D2561 140 A1695 A1909 C4468 C5101 120 D2019 D1769 D1785 D2045 C3834 C3835 C4153 A1694 A1908 C4467 C5100 B1259 D2081 B1382 B1420 D2082 B1383 D2083 110 B1624 B1625 B1626 B1659 D2493 D2494 D2495 D2589 100 B1258 80 C3852A A1488A C3851A D2019 A1693 A1725 A1726 A1907 C4466 80 C4511 C4512 C5099 60 C3852 A1262 A1488 B1257 C3179 C3851 D1796 A1568 B1351 B1352 C4065 50 C4495 C4024 A1567 A1746 C4064 C4131 40 C5370 三、达林顿晶体三极管 达林顿管（DT）也称复合三极管。 它是将两只或多只三极管的集电极连接在一起，而将第一只三极管的发射极直接接到第二只三极管的基极，依次级连复合而成，并引出e、b、c三个电极。 图6-1中所示是由两只PNP或NPN型三极管构成的达林顿管的基本电路。 如果设达林顿管是由于N只三极管构成，而每只三极管的直流放大系数分别为hFE1、hFE2、hFE3……hFEN，则达林顿管总的放大系数约为各管放大系数的乘积，即 hFE≈hFE1×hFE2×hFE3×……×hFEN 所以，达林顿管的放大系数可以做得很高，hFE值可达几千甚至几十万倍。 在汽车电子电路中，达林顿管的典型应用是用于控制点火线圈，从早期的单纯的电子点火到现在的发动机集中控制，都可以看到达林顿管的身影。 表6-3给出一些常见达林顿三极管的主要参数。 四、功率三极管代换方法 功率三极管的代换有一定的方法，如果掌握了晶体管的置换（代换）原则，就能使工作更有成效。 其置换（代换）原则可划分为三种： 即类型相同、特性相近、外形相似。 部分达林顿三极管参数表表6-3 型号 Pc（W） Vceo（V） Ic（A） hFE（min） ƒT（MHZ） 封装形式 2SBl626 30 110 6 5000 100 FM20（T0220F） 2SD2495 60 2SBl659 50 100 MT-25（T0220） 2SD2589 60 2SBl624 60 100 MT-100（T03P） 2SD2493 60 2SBl625 60 100 FMl00（703PF） 2SD2494 60 2SBl587 75 150 8 65 2SD2438 80 2S1559 80 10 65 MT-100（703P） 2SB2389 80 2SBl588 80 15 50 FMl00（T03PF） 2SD2439 55 2SBl649 85 200 45 2SD2562 70 2SBl560 100 150 10 50 MT-100（703P） 2SD2390 55 2SBl647 130 15 45 2SD2560 70 2SBl570 150 150 12 50 MT-200（螺丝安装） 2SD2401 55 2SBl648 200 17 45 2SD2561 70 1．类型相同 （1）材料相同。 即锗管换锗管，硅管换硅管。 （2）极性相同。 即NPN型管换NPN型管，PNP型管换PNP型管。 （3）实际型号一样，标注方法不同，如： D1555同2SDl555；3DG9014同9014；贴片管用代号来代表原型号等，稍后章节有介绍。 但也不排除同一型号因为生产厂家的不同，参数差别极大的情况。 2．特性相近 用于置换（代换）的晶体管应与原晶体管的特性要相近，它们的主要参数值及特性曲线应相差不多或优于原管，对于不同的电路，应有所偏重。 一般采说，只要下述主要参数相近，即可满足置换（代换）要求。 （1）集电极最大直流耗散功率（PCM）。 一般要求用户PCM与原管相等或较大的晶体管进行置换（代换）。 如果原晶体管在电路中实际直流耗散功率远小于其PCM，也可以用PCM较小的晶体管置换（代换）。 （2）集电极最大允许直流电流（ICM）。 一般要求用ICM与原管相等或较大的晶体管进行置换（代换）。 实际不同厂家关于／侧的规定有所不同，有时差别很大，我们要注意到厂家给出的测试条件。 常见的有以下几种： ①根据集电极引线允许通过的最大电流值确定ICM。 这个数值可能很大，例如，一只PCM=200mW的晶体管，其ICM可能会超过lA。 ②根据PCM确定ICM，即PCM=ICM×UCE,确定ICM。 由于晶体管类型的不同，相同的户肋值的出的ICM值是不同的，例如PCM都是10W的普通晶体管2SC2209和开关管2SC2214，其ICM值却分别为1.5A和4A。 ③晶体管参数（饱和压降、电流放大系数等）允许变化的极限值确定ICM。 例如3DDl03A晶体管的ICM是按其β值下降到实测值的1／3时确定的（ICM=3A）。 （3）击穿电压。 用于置换（代换）的晶体管，必须能够在实际电路中安全地承受最高工作电压。 晶体管的击穿电压参数主要有以下5个： ①BVCBD： 集电极—基极击穿电压。 它是指发射极开路，集电极电流Ic为规定值时，集电极—基极闻的电压降（该电压降称为对应的击穿电压，以下的相同）。 ②BVCEO： 集电极—发射极击穿电压。 它是指基极开路，集电极电流Ic为规定值时，集电极—发射极的电压降。 ③BVCE（sat）： 集电极—发射极饱和压降。 集电极和发射极在规定的饱和条件下的压降。 ④BVBE（sat）： 基极—发射极饱和压降。 基极和发射极在规定的饱和条件下的压降。 ⑤BVEBO： 集电极开路，发射极—基极的击穿电压。 在晶体管置换（代换）中，主要考虑BVCBO和BVCEO，对于开关晶体管还应考虑BVEBO。 一般来说，同一晶体管的BVCBO>BVCEO。 通常要求用于置换（代换）的晶体管，其上述三个击穿电压应不小于原晶体管对应的三个击穿电压。 （4）频率特性。 晶体管频率特性参数，常用的有以下4个： ①特征频率，ƒT： 它是指在测试频率足够高时，使晶体管共发射极电流放大系数β=1时的频率。 ②β截止频率ƒβ在共发射极电路中，输出端交流短路时，电流放大系数夕值下降到低频（1kHz）β值70．7％（3dB）时的频率。 ③α截止频率人： 在共基极电路中，输出端交流短路时，电流放大系数。 值下降到低频（1kHz）β值70．7％（3dB）时的频率。 ④最高振荡频率ƒMAX当晶体管的功率增益为1时的工作频率。 在置换（代换）晶体管时，主要考虑ƒT与ƒβ。 通常要求用于置换的晶体管，其ƒT与ƒβ应不小于原晶体管对应的ƒT与ƒβ。 半导体管有高频管和低频管之分，晶体管ƒT低于3MHz为低频管，反之，为高频管。 （5）其它参数。 除以上主要参数外，对于一些特殊的晶体管，在置换（代换）时还要考虑其开关参数、是否是带有内置电阻等。 3.外形相似 小功率晶体管一般外形均相似，只要各个电极引出脚标志明确，且引出线排列顺序与待换管一致，即可进行更换。 大功率晶体管的外形差异较大，置换（代换）时应选择外形相似、安装尺寸相同的晶体管，以便安装和保持正常的散热条件。 如实在没有，也可以用塑封管代替铁封管。 第二节功率元件排 这里之所以这样称呼，是因为目前还没有一个很确切的名字，类似的产品在国内应用较少，但是在汽车控制单元，尤其是发动机电脑里面，这种产品有着广泛的应用。 这种元件与分立的三极管或MOS管相比，最显著的特点就是集成度高，可以大大减少功率元件所占用的空间，缩小电脑的尺寸。 再有，多个功率元件集成在一个芯片之中，一致性高，稳定性好。 一、日立4AK、4AJ系列MOSFET（金属氧化物场效应管） 日立的4AKl9MOSFET排全称为硅材料N沟道高速功率开关MOSFET，其主要特征如下： ·低于导通电阻 N沟道： RDS（ON）≤0.5Ω，VGS=10V，ID=2．5A RDS（ON）≤0.6Ω，VGS=4V，ID=2．5A ·4V栅极驱动器件 ·高容积密度 4AKl9内部集成有四个功率MOS管，采用SP—10封装形式，见图6—2所示，引脚3、5、7、9为漏极；2、4、6、8为栅（门）极；1、10为源极，其电气特性见表6—4所示。 4AKl9主要技术参数（Ta=25℃）表6-4 项目 符号 额定 单位 漏极——源极电压 VDss 120 V 栅（门）极——源极电压 VGss ±20 V 漏极电流 ID 5 A 漏极峰值电流 ID（PULSE） 10 A 耗散功率 PCH 3.5 W 沟道温度 TCH 150 ℃ 储存温度 Tstg －55～+150 ℃ 功率MOSFET与功率三极管相比，具有反应速度快，导通电阻低，驱动电流小等优点。 4AK系列有4AKl5、16、17、18、19、20…等多种型号，引线结构相同，区别在于额定电压与电流不同，导通电阻有所区别。 4AJ系列与4AK系列不同的是为P沟道高速功率开关MOSFET，采用SP—12封装，见图6—3所示。 二、NEC功率三极管排 （1）NEC功率三极管排μPA1436见图6-4所示。 （2）NEC功率MOS排μPAl501见图6—5所示。 第三节贴片三极管 贴片三极管在现代汽车电子产品中应用较多，因受面积影响，贴片三极管不能像普通三极管那样将型号印在元件表面，而是采用一种代号来表示管子的型号及一些附加信息，因此，对于代号的正确识别是很重要。 这里以极具有代表性的日本ROHM公司的产品及命名规则作以介绍。 一、贴片三极管封装形式 ROHM公司的贴片三极管主要封装形式见表6-5。 二、贴片三极管的识别方法 1．VMT3、EMT3、UMT3型三极管识别方法 一般采讲，这种形式的三极管采用两个或三个字母表示三极管的型号和hEF，在一些数码三极管上，采用两个数字来表示三极管的型号，分别见图6-6（a）、图6-6（b）。 在图（a）中，代码B和AF用来指示产品型号，代码R和Q用来指示三极管的hm区间，在图（b）中，代码14用以指示三极管的型号。 2．SMT3型三极管的识别方法 一般来讲，对于SMT3型封装的三极管，其产品型号及hFE区间多采用两个或三个字母来表示，在数码三极管上，采用两位数码来表示产品的型号。 此外，在SMT3封装的三极管上，采用激光刻印数字用来指示产品生产的时间（周），数字的方向可以识别出是单数（奇数）年还是双数（偶数）年生产的产品，见图6-7所示，从图中可以看到，数字26用来表示产品的型号，后面的35，用来表示产品生产的时间，表示第35周，前面的为奇数年生产，后一个为偶数年生产。 3．MPT3型三极管的识别方法 在MPT3型三极管上，产品型号、生产时间（月）和hFE用四个字母采表示，其中，生产时间用一个字母来表示，除了字母I和O。 见表6-6（此方法适用于其它型号三极管）。 生产月份表示方法表表6—6 生产月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 偶数年 A B C D E F G H J K L L 奇数年 N P Q R S T U V W X Y Z 在图6－8中，DA用来指示三极管的型号，R用来指示临区间，T用来指示生产的月份，从表6—6中可以查出，T对应为奇数年的六月份。 4.UMT5,UMT6,SMT5和SMTY型三极管的识别方法 UMT5，UMT6，SMT5和SMT6型三极管上的标识为产品型号除了前两个初始字母（UM或FM）之外的字母组成，一般由2个或3个字母组成，在SMT6型封装三极管上，采用类似SMT3的激光刻印的生产时间（周）。 三、ROHM贴片三极管的识别表（表6—7一表6-15） EMT3型贴片三极管识别表表6—7 标识 型号 标识 型号 标识 型号 EMT3图中‘口’的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代 A□ 2SC4618 29 DTCll5EE 04 DTC114TE AC口 2SC4725 33 DTA143XE 05 DTC124TE AD□ 2SC4726 35 DTA124XE 06 DTC144TE B□ 2SC4617 43 DTCl43XE E11 DTA113ZE BV□ 2SC5274 45 DTC124XE E13 DTA143ZE CA 2SA1885 52 DTA123YE E42 DTC123JE CB 2SC4997 54 DTA114YE E23 DTC143ZE F□ 2SA1774 62 DTC123YE E32 DTA123JE KN 2SK3019 64 DTC114YE K14 DTA114GE 12 DTA123EE 69 DTC115EE K26 DTC144GE 13 DTA143EE 74 DTA114WE 2l DTCll3Z3 14 DTA114EE 76 DTA144WE 15 DTA124EE 84 DTCll4WE 16 DTA144EE 86 DTCl44WE 19 DTA115EE 93 DTA143TE 22 DTCl23EE 94 DTA114TE 23 DTCl43EE 95 DTA124TE 24 DTCll4EE 96 DTA144TE 25 DTCl24EE 99 DTA115TE 26 DTCl44EE 03 DTCl43TE EMT3型贴片三极管识别表表6—8 EMT3图中‘口’的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代 标识 型号 标识 型号 标识 型号 A□ 2SC413K 62 DTCl23YKA K19 DTA115GKA AA□ 2SDl757K 64 DTCll4YKA K24 DTCll4GKA AC□ 2SC3837K 69 DTCll5EKA K25 DTCl24GKA AD□ 2SC3838K 74 DTA114WKA K26 DTCl44GKA AF□ 2SDl781K 76 DTA144WKA K29 DTCll5GKA AH□ 2SB1197K 84 DTC114WKA L14 DT8114GK AJ口 2SDl782K 86 DTCl44WKA L24 DTDll4GK AK口 2SBll98K 91 DTA113TKA Z2l DTCll3ZKA AN口 2SC4061K 93 DTA143TKA R1A MMST3904 B□ 2SC2412K 94 DTA114TKA R1G MMSTA06 BB□ 2SD2114K 95 DTA124TKA RlK MMST6428 BJ□ 2SD2226K 96 DTA144TKA RlM MMSTA13 BK□ 2SB1590K 99 DTA115TKA R1N MMSTA14 BM□ 2SC4713K 9A DTA125TKA RlO MMST5088 BS□ 2SD2444K E11 DTA113ZKA RlP MMST2222A C□ 2SC2411K E13 DTA143ZKA R2A MMST3906 F□ 2SA1037AK E23 DTCl43ZKA R2B MMST2907 H□ 2SA1036K E32 DTA123JKA R2F MMST2907A R□ 2SA1514K E42 DTCl23JKA R2G MMSTA56 KL 2SK2731 E56 DTA144VKA R2K MMST8598 R1M 2SD2142K E66 DTCl44VKA R20 MMST5087 T□ 2SC3906K F02 DTDl23TK R2P MMST5086 U□ 2SB852K F03 |
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